Influência do processo de secagem convectiva na qualidade da carragenana extraída de Kappaphycus alvarezzii

Abstract

A alga marinha Kappaphycus alvarezii é a principal fonte do hidrocoloide carragenana, utilizado amplamente nas indústrias alimentícias e farmacêuticas como gelificantes, espessantes, estabilizantes e emulsificantes. Atualmente, o Brasil importa quase toda matéria-prima dos países produtores do Sudeste Asiático, embora possua vasto litoral com características propícias ao seu cultivo. As dificuldades com a etapa de secagem é um dos principais entraves na cadeia produtiva no Brasil, gerando a necessidade do desenvolvimento de processos que acelerem esta etapa. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes temperaturas de secagem das algas nas propriedades do gel da carragenana semirrefinada (SR) e refinada (REF) extraída de Kappaphycus alvarezii cultivada no Brasil. A cinética de secagem foi estudada nos seguintes tratamentos: algas secas diretamente ao sol (tratamento controle) e nas temperaturas de 40 ºC, 60 ºC e 90 ºC em secador convectivo até atingir umidade abaixo de 30 % em base úmida (b.u.). Isotermas de sorção de água foram obtidas nas diferentes temperaturas e umidade relativa. Foi determinado o percentual de reidratação e o teor de perda de sólidos solúveis das algas após sua secagem. Parâmetros como sinérese, rendimento, força do gel e viscosidade das amostras foram avaliados como indicadores de qualidade da carragenana. Como esperado, os resultados indicaram redução significativa no tempo de secagem com aumento da temperatura. A 90 ºC o teor de umidade desejado de 30 % (b.u.) foi obtido em 100 min, enquanto ao sol foram necessários 1440 min. A capacidade de reidratação não foi afetada pela temperatura de secagem, apresentando média de 72 % em relação a massa inicial da amostra. O percentual de perda de sólidos após a reidratação foi maior para as temperaturas de 60 ºC (42,2 %) e 90 ºC (40,4 %), com menor valor para algas secas ao sol (21,6 %). Foram observadas diferenças significativas em algumas propriedades da carragenana em função da temperatura de secagem. O rendimento de SR não apresentou diferenças em relação ao controle, enquanto a REF obteve rendimento significativamente maior (29,8 %) a 90 ºC. A força do gel de SR foi significativamente maior nos tratamentos SOL (16,8 N/cm²) e 60 ºC (16,9 N/cm²), comparados aos tratamentos de 40 ºC e 90 ºC, que foram 13,8 e 13,0 N/cm², respectivamente. Para REF, não foi observada diferença em relação ao tratamento controle. A sinérese apresentou os menores valores para as amostras SR (9,8 %) e REF (10,3 %) no tratamento de 90 ºC. A viscosidade analisada a 160 s-1 e 75ºC apresentou para as amostras SR os menores valores a 60 ºC (233 mPa.s) e 90 ºC (175 mPa.s), sendo significativamente menores do que os tratamentos SOL e 40 ºC . Para as amostras REF, foi observado o menor valor para o tratamento 90 ºC (205 mPa.s), enquanto a 40 ºC obteve-se a maior viscosidade (310 mPa.s). A análise reológica de todas as amostras para os dois tipos de carragenana apresentaram comportamento de fluido pseudoplástico. Os ajustes realizados pelo modelo da Lei da Potência foram satisfatórios, com o índice de consistência variando negativamente com o aumento da temperatura de secagem para as amostras REF. Apesar de ter havido diferenças significativas, todos os tratamentos apresentaram valores dentro da faixa descrita pela literatura. Com base em todos os resultados obtidos, pode-se sugerir que a secagem em 60 ºC apresentou os melhores resultados para os dois tipos de carragenana.

Kappaphycus alvarezii is a seaweed which is the major source of carrageenan hydrocolloid, widely used in food and pharmaceutical industries as gelling agents, thickeners, stabilizers and emulsifiers. Brazil currently imports almost all raw material produced from Southeast Asia countries, despite its wide coastline proper to developing the farming. The drying process is one of the main problems of the supply chain in Brazil and, studies are necessary to improve it. The present study aimed to evaluate the effect of different drying temperatures on the properties of semi-refined (SR) and refined (REF) carrageenan extracted from Kappaphycus alvarezii cultivated in Brazil The drying kinetic was observed in the seaweeds under the follow treatments: sun-drying (control treatment) and at 40ºC, 60ºC and 90ºC in convective dryer, until reach the moisture content below of 30 % on wet basis (w.b.). Water sorption isotherms were obtained in different temperatures and relative humidity. Percentage of rehydration and the content of soluble solids loss after drying were also determined. Carrageenan syneresis, yield, gel strength and viscosity of the samples were evaluated as indicators of quality. As expected, results showed significant reduction in the drying times with the increasing of temperature. At 90 °C, the 30 % (w.b.) moisture content was reached in 100 min, while in the sun drying it was required 1,440 min. The rehydration ability was not affected by the drying temperature, showing an average of 72 % compared to the initial mass of the sample. Percentage of solids loss after rehydration was higher at 60 ºC (42.2 %) and 90 ºC (40.4 %), with smaller value for sun-dried seaweeds (21.6 %). Significant differences of drying temperature was observed in some carrageenan properties. SR yield showed no significant differences compared to control treatment, while REF had significantly high yield (29.8 %) at 90 °C. Gel strength of SR was significantly higher in sundried (16.8 N/cm²) and at 60 ºC (16.9 N/cm²) treatments than at 40 °C and 90 °C (13.8 and 13.0 N/cm², respectively). REF showed no significant difference when compared to control treatment. Lowest values of syneresis were observed in SR (9.8 %) and REF (10.3 %) after the treatment at 90 °C. The viscosity at 160 s-1 and 75 °C showed the lowest values for SR at 60 °C (233 mPa.s) and 90 ºC (175 mPa.s), being significantly lower in sun drying and at 40 ºC treatments. For REF, the lowest value was at 90 °C (205 mPa.s), while at 40 °C the highest viscosity (310 mPa.s) was observed. The rheological analysis of all samples for both types of carrageenan exhibited pseudoplastic fluid behavior. The adjustments made by the Power Law Model were satisfactory, with the consistency index varying inversely with the drying temperature increase in REF samples. Despite the significant differences, all treatments showed values in the range described in the literature. Based on all these results, it can be suggested that drying at 60 °C showed the best results for both types of carrageenan.